雙酚A 雌性生殖毒性及其機制研究進展

梁書秋， 馬明月

（1. 沈陽醫學院公共衛生學院衛生毒理學專業2018 級碩士研究生， 遼寧 沈陽110034； 2. 公共衛生學院毒理學教研室）

雙酚A （ bisphenol A， BPA ） 是一種酚類環境雌激素， 進入機體可產生類似生物體自身激素的作用， 長期暴露可能對生殖、 發育具有潛在危害［1］。 BPA 廣泛用于消費品中， 例如嬰兒奶瓶、醫療器械等［2］， 主要通過口腔和皮膚接觸等進入人體， 其對神經、 神經內分泌、 免疫、 心血管、代謝和基因毒性等產生影響［3-4］。 由于人群中BPA暴露是普遍存在的， 因此BPA 對健康影響成為國內外研究的熱點問題。 本文主要就BPA 的雌性生殖毒性及其機制研究進展進行綜述。

1 雌性生殖器官的影響

1.1 卵巢的影響 卵巢主要功能是產生卵細胞，分泌激素， 以促進女性性征的發育并維持。 李昱辰等［5］研究發現， 未成年大鼠連續BPA 暴露可引起卵巢原始／初級卵泡的比例減少， 表明BPA 對未成年大鼠卵巢發育具有一定抑制作用， 其機制可能與閉鎖卵泡比例增加有關。 有研究發現， BPA在任何劑量下都能導致次級卵泡數量顯著下降［6］。曹羽明等［7］研究發現， BPA 對小鼠卵巢存在非單一劑量效應， 亞慢性暴露于低劑量BPA 可引起小鼠卵巢儲備功能下降。 雌性SD 大鼠暴露于高劑量BPA， 可導致囊性卵泡增多， 黃體減少， 腔性卵泡減少［8］。 Hunt 等［9］將7 月齡的恒河猴胚胎暴露在BPA 中， 這一時期是卵泡的形成時期， 結果發現卵巢上多卵母細胞的異常卵泡顯著增多， 且持續存在一些沒有卵泡細胞包裹的卵母細胞， 表明BPA 暴露影響了正常卵泡的形成。 Zhu 等［10］為了探討BPA 對小鼠卵泡發育和雌性生殖干細胞的影響及其可能的作用機制， 給予雌性CD-1 小鼠腹腔注射12.5、 25 和50 mg／ （kg·d） 的BPA， 結果顯示高濃度的BPA 抑制了卵泡的發育， 尤其是原始卵泡、 初級卵泡和黃體的發育； BPA 上調凋亡相關蛋白SAFB 樣轉錄調制器（SLTM） 表達，引起卵泡閉鎖； 此外， BPA 可誘導培養的雌性生殖干細胞（FGSCs） 凋亡， 表明BPA 對卵巢卵泡發育和FGSCs 的影響， 尤其是對FGSCs 的影響，提示了BPA 導致雌性不育的一種新的機制。

1.2 子宮的影響 王慧等［11］發現雌性小鼠暴露于BPA 環境下， 子宮系數隨劑量的增大而增大， 子宮腺體上皮萎縮， 腺體結構紊亂， 炎癥細胞增多。出生后（PND0-10） 的大鼠暴露于BPA 會加速青春期的開始， 引起大鼠子宮的退化和形態的變化，并增加凋亡反應率［12］。 還有研究表明， BPA 暴露會損害雌性小鼠子宮的接受能力， 該能力是胚胎植入成功的重要一步， 在妊娠期0.5 ～3.5 d 的小鼠， 暴露于不同劑量BPA 0、 0.025、 0.5、 10、40、 100 mg／ （kg·d）， 可發現在最高劑量組， 子宮接受能力受損［13］。 圍產期BPA 暴露， 可干擾小鼠的生長發育， 并且當小鼠成年并懷孕時， 緊密連接蛋白在子宮上皮的特殊表達， 減少了著床部位的數量［14］。 Gtupta 等［15］從發情的成年大鼠體內分離子宮， 記錄其自發體外收縮， 測定BPA積累濃度對其的影響， 并且使用抑制劑評估一氧化氮和鳥苷環化酶參與BPA 導致的子宮收縮力的變化， 結果發現， BPA 以濃度依賴的方式，通過亞硝化機制降低自發性子宮收縮的頻率與幅度。

1.3 乳腺的影響 有研究表明低劑量環境內分泌干擾物， 可增加芳香化酶活性， 促進雌二醇生物合成， 促進乳腺細胞增殖［16］。 以FVB-GFP 轉基因小鼠為模型， 借助泵移植途徑將懷孕第9 天的雌性小鼠暴露在0、 25、 250 ng／kg BPA 中， 結果表明， BPA 暴露能夠改變雌性FVB-GFP 孕鼠乳腺導管形態結構和子宮中胎位點分布， 小鼠乳腺增生性導管結構比例顯著增高［17］。 子宮內BPA 暴露還會破壞哺乳動物的乳腺發育， 增加腫瘤易感性［18］。 有研究顯示， 在產前暴露于BPA 可改變產后仔鼠乳腺的蛋白表達水平， 其中包括波形蛋白（vimentin）、 14-3-3 蛋白表達上調， 富含半胱氨酸型酸性蛋白（SPARC） 表達水平下調， 同時，BPA 還誘導仔鼠乳腺中信號蛋白c-Raf、 p-Akt、p-ERKs表達上調， 腫瘤壞死因子-β （TGF-β） 表達下調， 上述這些蛋白表達的變化與腫瘤發生的易感性增加一致［19］。

1.4 輸卵管的影響 卵母細胞從卵巢通過輸卵管進行受精， 受精成功后， 受精卵將繼續通過輸卵管， 進入子宮。 因此， 正常的輸卵管功能是生育所必需的［20］。 BPA 對輸卵管主要是進行性增殖性損傷。 Newbold 等［21］觀察到成年CD-1 小鼠的輸卵管在產前暴露于低劑量BPA， 小鼠的輸卵管出現進行性增生性病變。

1.5 陰道的影響 動物實驗顯示， BPA 可引起雌性動物陰道開口時間提前、 動情周期不規則、 子宮濕重增加、 子宮／體質量比顯著增高、 平滑肌厚度及宮腔上皮高度增加等［22］。 徐耿等［23］采用105只8 周齡SPF 級CD-1 小鼠， 分成4 個劑量組， 孕期（受孕0 ～18 d） 分別給予0、 8、 40、 200 mg／kg BPA， 發現低、 中、 高劑量組的子代雌鼠陰道開口時間和陰道開口提前率均高于對照組。 但王娟等［24］連續3 d 給予SD 大鼠200、 400、 800 mg／kg BPA， 發現各組大鼠陰道開口率均為0， 表明BPA 暴露未能明顯促進陰道的發育。

2 下丘腦-垂體-性腺軸的影響

環境內分泌干擾物在環境中普遍存在， 并可能通過下丘腦-垂體-性腺軸水平上損害生殖功能，發展中的垂體腺對暴露環境內分泌干擾物比較敏感， 并可能發生性別特異的影響［25］。 BPA 處理的雌性金魚下丘腦-垂體-性腺軸相關基因sgnrh、fshβ、 lhβ 表達明顯減少， 卵巢未見性類固醇激素水平改變， 卵巢未見TUNEL、 PCNA 染色， 提示BPA 可能通過性腺軸減少卵巢成熟［26］。 在下丘腦-垂體水平上， BPA 暴露可導致雌性后代中Kiss-1、GnRH 和FSH 的mRNA 表達升高； 在性腺軸水平，BPA 暴露導致芳香化酶表達水平和雌激素合成升高［27］。 采用BPA 誘導青春前期雌性大鼠中樞性性早熟模型研究發現， BPA 暴露導致雌性大鼠性早熟的毒性機制中， 涉及中樞性關鍵基因Kiss-1／GPR54 mRNA 的提前表達， 并上調編碼蛋白kisspeptin 水平， 繼而活化下丘腦神經元細胞合成GnRH， 激活下丘腦-垂體-性腺軸， 導致青春發育啟動和性發育提前［28］。 子宮內低劑量暴露BPA 對CD-1 雌性小鼠的子代生殖組織的影響， 包括陰道濕重減少， 子宮內膜固有層減少， 溴脫氧尿苷與子宮內膜腺上皮DNA 結合增加， 子宮內膜腔上皮細胞和下層基質中雌激素受體和孕酮受體表達量增加， 此外， BPA 誘導的下丘腦-垂體-性腺軸功能的改變可能進一步加劇仔鼠3 個月時觀察到的異常［29］。 Ternández 等［30］研究發現， 新生仔鼠暴露于500 mg／50 ml BPA， 可造成其下丘腦-垂體-性腺軸不可逆轉的改變， 導致仔鼠停止排卵和不孕癥。 低劑量BPA 暴露14 d 會影響成年斑馬魚的神經內分泌系統， 并可以觀察到腺垂體的變化，BPA 在1 μg／L 時具有雌激素作用， 芳香化酶基因CYP19b 表達較對照組明顯降低， 在較高劑量（100 和1 000 μg／L） 時組織學圖像顯示已損害促性腺激素細胞， 說明性腺神經內分泌軸功能發生變化， 促性腺激素合成失調， 這將直接影響到雌性的生育能力和生殖能力， 干擾卵巢的正常功能［31］。 GPR173 是一種高度保守的G 蛋白偶聯受體， 與下丘腦-垂體-性腺生殖軸相關， 在大腦和卵巢中表達， McIlwraith 等［32］研究顯示， BPA 暴露可顯著降低Gpr173 mRNA 表達水平， 從而影響生殖功能， 這可能是未來生殖健康的治療靶點。

3 BPA 女性生殖系統影響的流行病學調查

全世界每年生產350 多萬噸BPA， 其中超過100 噸被排放到大氣中， 通過皮膚和口腔等方式進入人體［33］。 Dualde 等［34］對母乳中的BPA 進行了大規模的生物監測研究， 結果顯示BPA 的檢測率為83%， 而最高 濃度達 到42 ng／ml。 La Rocca等［35］測量了可生育婦女和不育婦女血漿中BPA 的濃度， 發現不孕婦女體內BPA 的平均濃度是可生育婦女的2.4 倍（OR ＝2.4， 95%CI： 1.0 ～5.9）。有研究顯示， 婦女血清中BPA 的濃度可能與子宮內膜異位癥的發生有關； 此外在BPA 作用下可能發展的另一種疾病是多囊卵巢綜合征（PCOS），表現為生殖和代謝紊亂， 如缺乏排卵和高雄激素，本病以卵泡發育紊亂為特征， 與不孕癥的發生有關［36-37］。 Takeuchi 等［38］的研究發現PCOS 患者血清中BPA 的濃度明顯升高。 而另一項研究發現，尿中BPA 濃度顯著增加， 與子癇前期的發生風險增加有關［39］。

4 BPA 影響雌性生殖系統的相關機制

4.1 表觀遺傳學機制 來自體外和體內模型的多項證據表明， 子宮內暴露于環境干擾物引起的表觀遺傳修飾可導致基因表達的改變， 這種改變可能會持續終生［40］。 為了確定其對雌性生殖生理學的影響并研究與生殖相關的基因表達水平的變化是否由組蛋白修飾引起， 與環境暴露一致的BPA濃度被施用于斑馬魚染毒3 周， 結果發現，5 μg／ L BPA可能通過組蛋白修飾介導的染色質結構變化下調卵母細胞成熟促進信號， 促進成熟卵泡細胞凋亡， 表明BPA 對雌性生殖系統的負面影響可能是由于其上游解除表觀遺傳機制的能力［41］。

在子宮內暴露BPA 也被發現能使Hoxa10 基因的啟動子和內含子中的特定CpG 位點去甲基化，導致2 周齡雌性后代子宮內基因轉錄的上調［42］。妊娠期暴露BPA 可促進子代成年雌鼠卵巢產生卵泡， 顯著降低生殖激素的含量及活性， 顯著增加卵巢激素受體的含量， 抑制卵巢激素受體和DNA甲基轉移酶（DNMT） 的轉錄， 對子代產生生殖損傷［43］。

Rodosthenous 等［44］的研究表明， BPA 暴露導致顆粒細胞中miR-27b-3p 的表達水平下調， 還可導致其靶基因Fas 死亡結構域（FADD）、 胰島素樣生長因子-1 （IGF-1） 和PPARγ 表達上調，可能對卵泡生長和卵母細胞成熟產生毒性作用，提示BPA 可以調節非編碼RNA 相關的靶基因， 從而產生生物學效應。

4.2 氧化應激機制 氧化應激是BPA 的另一種毒性機制。 BPA 可降低抗氧化酶水平， 增加自由基和脂質過氧化的生成， 引起氧化應激損傷［45］。 研究顯示， BPA 會損害抗氧化系統的平衡， 通過抑制抗氧化酶活性， 使抗氧化基因表達下調， 提高顆粒細胞中的NO 和MDA 水平， 導致脂質過氧化，從而引起卵巢毒性［45-46］。

4.3 雌激素受體途徑 BPA 是一種擬雌激素， 而典型的雌激素受體包括ERα 和ERβ， 具有不同的生物學功能。 BPA 的雌激素樣作用取決于兩種雌激素受體在不同組織中的分布和表達， 一般認為BPA 與雌激素受體完全結合， 形成配體-受體復合物， 通過與雌激素反應元件結合來調節基因表達［47］。 Pollock 等［48］用雌激素拮抗劑預處理可顯著降低BPA 在子宮的分布， 表明BPA 與雌激素受體在體內存在相互作用。

4.4 非雌激素受體途徑 BPA 不僅能通過經典的雌激素受體途徑介導基因的表達， 而且通過膜雌激素受體（mER） 快速激活非雌激素依賴性信號通路［49］。 GPER 是最常見的mER 之一， 已被證實在BPA 的毒性作用中發揮重要作用， 有研究證實，BPA 可以通過GPER 依賴途徑參與乳腺癌細胞的遷移和侵襲［50］。 BPA 也能與雌激素相關受體γ（ERRγ） 結合， 據報道， 乳腺癌的發展是由BPA通過ERRγ 依賴性信號通路介導的［45］。

5 小結與展望

BPA 作為一種環境內分泌干擾物， 其暴露在人群中普遍存在的， 如果長時間低劑量接觸， 可在體內蓄積， 影響人體 的正常內分泌功能， 干擾激素分泌， 從而損傷雌性生殖系統功能， 嚴重的可導致不孕不育。 BPA 暴露導致雌性生殖系統損害的機制尚未十分明確， 在實驗過程中受多種因素影響， 如暴露時間、 實驗動物種類、 暴露劑量、暴露途徑等， 故建立良好的動物模型， 同時結合人群流行病學調查， 有助于我們全面了解BPA 的生殖毒性。 近些年來表觀遺傳學的興起， 給機制研究提供一種新思路， 非編碼RNA、 DNA 甲基化及組蛋白修飾等都將為其機制研究提供進一步線索。